Galakser

Har du nogensinde stået en stjerneklar nat, kigget op på nattehimlen, og set et svagt lysende bånd over himlen? Det, du har set, er Mælkevejen. Mælkevejen har fået dette navn, fordi man i det gamle Grækenland troede, at det var gudinden Hera, der havde spildt mælk udover himlen, da hun ammede baby Herkules. Man skal ikke græde over spildt mælk, men man skal heller ikke tro på alle forklaringer man hører: I dag ved vi nemlig, at det ikke er mælk, men vores helt egen galakse, vi kan se på himlen.  

Galakserne består hovedsageligt af gas, støv, mørkt stof, og milliarder af stjerner! Gassen og støvet ligger i det vi kalder for interstellare tåger, og det er i disse tåger at stjernerne bliver født. Det lysende bånd vi ser henover himlen kommer fra stjernernes lys, mens støvet og gassen ligger som mørke plamager. Det mørke stof kan vi ikke se - men som I kan læse længere nede, ved vi at det er der!

Hvilke slags galakser findes der? 

Universet er propfyldt med galakser, og de kommer i mange forskellige former og størrelser. De mest kendte (og flotteste!) er spiralgalakserne. 

Det er nok dem, du forestiller dig, når du tænker på galakser.  Deres kendetegn er, at de er forholdsvis flade og at de har spiralarme, som får hele galaksen til at ligne en slags orkan, eller en hvirvelvind. Man ved endnu ikke helt hvad der skaber disse spiralarme, men der er mange teorier. En af teorierne er, at de skabes af stjernevinde fra kæmpestore stjerner, der sprænger i supernova eksplosioner! Rotationerne af spiralarmene leder desuden til at gas og støv bliver spredt rundt i galaksen, hvilket leder til at der bliver skabt nye stjerner hele tiden. Du kan læse mere her om hvordan stjerner bliver til og ender som supernovaer på siderne Stjerner og Supernovaer.

Vores egen galakse Mælkevejen er en spiralgalakse, og det er vores nærmeste store nabo, Andromedagalaksen, også. Grunden til at du ser Mælkevejen som et bånd hen over himlen, er netop på grund af, at det er en spiralgalakse. Spiralgalakser er jo flade, og vi kigger på Mælkevejen inde fra galaksens skive. 

For at visualisere det kan du forestille dig, at du bor inde i en pandekage. Hvis du kigger op, er der ikke særlig meget pandekagedej i vejen for at du kan se ud. Men hvis du kigger til siden, langs pandekagen, vil der ligge rigtig meget dej i vejen. I denne (indrømmer jeg, lidt fjollede) analogi, skal du tænke på dejen som stjerner. Så den stribe hvor der er mange stjerner på himlen, svarer til at kigge langs med pandekagen. 

En anden galaksetype er de elliptiske galakser. 

Disse har modsat spiralgalakserne ikke en flad struktur, men er i stedet formet som en slags kugle, som enten er helt rund eller lidt mere fladmast. Forestil dig at de enten har form som en almindelig fodbold, en amerikansk fodbold, eller noget midt i mellem. 

Før i tiden mente man, at elliptiske galakser ville udvikle sig til spiralgalakser med tiden – men i dag ved vi, at dette slet ikke er tilfældet. Faktisk mener man, at de store elliptiske galakser kan være resultatet af et sammenstød mellem to spiralgalakser! I sådan et sammenstød vil gas og stjernestøv fra de to galakser blive spredt rundt, og den nye galakse vil have mistet sin flotte struktur. Derfor er der heller ikke områder, hvor der er ekstra meget gas og støv, og det betyder at der ikke dannes lige så mange nye stjerner i elliptiske galakser. 

Andre galakser kan blive kategoriseret som irregulære galakser. Som navnet antyder, er disse galakser af en form, der bare ikke helt passer ind i de to andre kategorier. Irregulære galakser er ofte små, og så er de rigtig brugbare for de astrofysikere, der gerne vil studere stjerner der bliver skabt! I irregulære galakser skal man nemlig ikke tænke over bevægelsen af spiralarmene, som kan gøre det svært at studere stjernedannelse i spiralgalakser. 

Mælkevejens struktur

Som allerede slået fast, er Mælkevejen en spiralgalakse. Det betyder at den er flad, har spiralarme og at der bliver skabt nye stjerner i spiralarmene hele tiden. Desuden er det sådan, at alle stjernerne i Mælkevejen drejer rundt om galaksens midte - lidt ligesom Jorden drejer om Solen. Så man kunne måske overveje – hvad er det egentlig, at alle stjernerne i Mælkevejen kredser rundt om? Svaret har vist sig at være et ret vildt: Inde i Mælkevejens centrum gemmer sig nemlig et supermassivt sort hul.  Du kan læse mere om sorte huller her: Sorte huller.

Det sorte hul (med det mundrette navn Sagittarius A*) er så stort, at det vejer 4 millioner gange mere end solen. Vi skal altså samle 4 millioner stjerner på størrelse med Solen, for at have samme tyngdekraft som Sagittarius A*. 

Sagittarius A* er desuden et af de første sorte huller, som nogensinde blevet fotograferet; en milepæl, som blev opnået i 2022. I dag mener vi, at alle store galakser gemmer på et massivt sort hul i dens midte, som holder galaksen sammen. 

Man skulle tro, at dette svar var nok til at forklare hvorfor stjernerne i Mælkevejen bevæger sig, som de gør. Men selvom det sorte hul er helt enormt, så er det faktisk ikke stort nok til at forklare det, vi ser. 

Jo hurtigere noget roterer, jo større tyngdekraft skal der nemlig være for at holde fast i det. Det er lidt det samme princip som på en karrusel – jo hurtigere karussellen drejer, jo bedre skal du være spændt fast for ikke at falde af. Og stjernerne i Mælkevejen bevæger sig simpelthen for hurtigt til at Sagittarius A* kan holde fast i dem. 

Grunden til, at stjernerne alligevel ikke bliver slynget ud af galaksen, er fordi det holdes fast af mørkt stof. Mørkt stof er en slags stof, som er fuldstændig usynligt, men har tyngdekraft. Derfor fungerer dens tyngdekraft som en slags ’lim’ der holder Mælkevejen sammen, så alle stjernerne ikke bliver slynget væk imens de roterer rundt i Mælkevejen med 800.000 kilometer i timen. Du kan læse mere om mørkt stof her: Mørkt stof og mørk energi.

Galaksernes udvikling

Galakser består blandt andet af den gas, der blev dannet under Big Bang for 13.8 milliarder år siden (læs mere på vores side om Big Bang). Gassen blev dannet på en sådan måde, at der var områder i universet hvor der var lidt mere gas end andre steder. Områder, hvor der var mere gas, havde mere tyngdekraft. 

Vi tænker måske mest på tyngdekraft som noget Jorden har – men alt stof i universet har faktisk tyngdekraft. Jorden har meget tyngdekraft, og det er det der sørger for at vi bliver stående på overfladen og ikke flyver ud i rummet. Og samtidig med at Jorden trækker i dig, trækker du faktisk også en lillebitte smule i Jorden med din tyngdekraft. På den måde trækker alt der har en tyngdekraft i hinanden.

Derfor trækker gas og støv altså også i hinanden med deres tyngdekraft. Det betyder, at steder i universet hvor der i forvejen var meget støv tiltrak endnu mere støv hen til sig. Og steder hvor der ikke var særlig meget støv, kom der mindre. 

De steder i det tidlige univers hvor der var mest støv og gas, udviklede sig til de allerførste galakser. Det gør at galakserne ikke ligger helt ligeligt spredt ud i universet, men ligger i et slags net eller spindelvæv. Det er det, vi kalder Storskalastrukturen, og det er altså et ’spindelvæv’ der består af mindst 200 milliarder galakser!

Galakserne ligger ikke helt stille og har det med at ændre sig igennem tiden. Dette kan f.eks. ske hvis to galakser kommer lidt for tæt på hinanden, og derfor kolliderer. 

I sådan en kollision vil galakserne smelte sammen, og blive til én stor galakse. Det er nok sådan, at galakserne har fået de enorme størrelser, som de har i dag. 

Det er faktisk også fremtiden for vores egen galakse, Mælkevejen. Den er nemlig på kollisionskurs med vores nabo, Andromedagalaksen - En kollision, der kan begynde om ca. 4 milliarder år. 

Det lyder alt sammen rimelig voldsomt og uhyggeligt - men det er det faktisk ikke! Der er så langt imellem stjernerne i en galakse, at chancen for at blive ramt af en anden stjerne eller planet er virkelig lille – men vi skal måske forberede os på, at nattehimlen vil se fuldkommen anderledes ud. 

Hvordan analyseres galakser?

Alt, vi ved om galakser, ved vi fra observationer. Afstandene i rummet er så store, at vi ikke kan sende rummissioner og droner udenfor vores Solsystem for at undersøge fjerne stjerner og galakser. Astrofysikere arbejder derfor udelukkede med lys, ved hjælp af observationer fra Jordens mange teleskoper, når de skal undersøge galakser. Vi fortæller meget mere om lys og teleskoper på siderne  Lys og Teleskoper og observatorier.

Det lys, der udsendes fra en galakse, kan sige enormt meget om, hvad der foregår inde i den. Når man observerer en galakse med et teleskop, kigger man både på selve billedet af galaksen - f.eks. hvilken type af galakse man har med at gøre - og man kigger på på galaksens lysspektrum. 

Et spektrum fortæller hvilket slags lys, der udsendes fra galaksen, og hvor meget der er af hver slags lys. Det kan f.eks. være synligt lys såsom blåt lys og rødt lys, men det kan også være andre slags lys, vi mennesker ikke kan se, såsom UV-lys eller Røntgen stråler. 

Det, som er essentielt for astrofysikerne, er, at forskellige grundstoffer udsender forskelligt lys. For eksempel ved man, at hvis man ser meget af en specifik nuance af blåt lys (som har en bølgelængde på 468 nanometer), så må det være fordi der er helium i den galakse. Denne farve er nemlig fuldstændig unik for helium. Et lysspektrum fungerer derfor nærmest som en slags samling af fingeraftryk, der afslører hvilke bestanddele der gemmer sig i galaksen. 

Noget andet vi kan bruge til at undersøge galakser, er vores viden om lysets hastighed. Lyset er det hurtigste, der findes, og det rejser med en hastighed på 300.000 kilometer i sekundet. At lys har en hastighed, er faktisk utroligt vigtigt for astronomer. 

Det betyder nemlig, at alt det lys vi ser ude i universet, har rejst et stykke tid, før det ankommer til Jorden, hvor vi kan se det. Jo længere væk man kigger, jo længere tid har lyset rejst for at nå hen til os. Sagt på en anden måde: Hvis vi kigger langt væk, kigger vi faktisk også tilbage i tiden. 

Det er meget praktisk for en astronom, der gerne vil vide hvordan de allerførste galakser så ud, og hvordan de var anderledes fra dem, der findes i dag. Man skal simpelthen bare kigge på galakser der ligger meget langt væk, for så ser man også hvordan de så ud for meget lang tid siden. Det er sådan, vi ved, hvordan galakserne lå spredt ud i universet for flere milliarder år siden.